本文關(guān)鍵詞：光纖時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)化精密同步及航天測(cè)量應(yīng)用

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【摘要】：基于光纖的時(shí)間頻率同步技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的高精度時(shí)頻同步,在光頻原子鐘比對(duì)、天文觀測(cè)、深空探測(cè)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本論文的研究內(nèi)容主要針對(duì)傳統(tǒng)光纖時(shí)頻同步方案僅適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)同步的局限性,提出了多種光纖時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)化傳輸?shù)慕鉀Q方案,并且重點(diǎn)對(duì)其在航天測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與分析。本文介紹了光纖時(shí)頻同步的可多點(diǎn)下載技術(shù),利用該技術(shù)可以在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)時(shí)頻同步的光纖鏈路任意位置提取高精度的頻率信號(hào)。光頻同步實(shí)驗(yàn)在任意位置下載頻率穩(wěn)定度可以達(dá)到3×10-16/s,4×10-18/104s,微波頻率同步實(shí)驗(yàn)在任意位置下載頻率穩(wěn)定度可以達(dá)到7×10-14/s和5×10-18/天。該技術(shù)的提出可以極大地拓展光纖時(shí)頻同步的覆蓋范圍,尤其是在長距離同步情形具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)許多應(yīng)用領(lǐng)域提出的多分支網(wǎng)絡(luò)化時(shí)頻同步需求,本文介紹了基于光纖的網(wǎng)絡(luò)化被動(dòng)同步技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)演示,該技術(shù)通過在各接收端對(duì)傳輸過程中光纖引入的相位噪聲進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)了高精度的時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)化同步。與傳統(tǒng)主動(dòng)補(bǔ)償方式相比具有結(jié)構(gòu)簡單,多分支相互獨(dú)立并且易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì),在10 km的傳輸距離上,其同步精度可以達(dá)到6×10-15/s與7×10-17/104s,有望應(yīng)用于平方公里陣列天文望遠(yuǎn)鏡(SKA)等大型科學(xué)項(xiàng)目。作為該技術(shù)的初步應(yīng)用舉例,本文介紹了正在建設(shè)中的北京地區(qū)區(qū)域時(shí)頻同步網(wǎng)絡(luò)。本論文還重點(diǎn)介紹了在某衛(wèi)星觀測(cè)站進(jìn)行的短基線衛(wèi)星干涉測(cè)量實(shí)驗(yàn),利用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的光纖時(shí)頻同步樣機(jī),結(jié)合搬運(yùn)鐘時(shí)標(biāo)比對(duì)方法,實(shí)現(xiàn)了相距70 km兩觀測(cè)站間的高精度時(shí)頻同步,站間頻率相對(duì)穩(wěn)定度達(dá)到了5×10-15/s,6×10-19/104s,時(shí)標(biāo)比對(duì)精度優(yōu)于5 ns。通過對(duì)兩站觀測(cè)某同步軌道衛(wèi)星的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析,估計(jì)測(cè)軌精度理論上可以達(dá)到米量級(jí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明采用光纖時(shí)頻同步技術(shù),可以提高傳統(tǒng)干涉測(cè)量技術(shù)的站間時(shí)頻同步精度,從而縮短觀測(cè)基線并提高觀測(cè)精度。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V556;TM935.1

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